專利名稱：多個子據(jù)處理系統(tǒng)之間在線切換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明型涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及安全技術(shù)，通過在同一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)界面下集成多 個物理的或虛擬的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(如計算機系統(tǒng))能夠滿足用戶對不 同任務(wù)的不同安全需要，并避免不同的任務(wù)之間的安全隱患互相傳遞。同時對可能影響數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)安全的固件(Firmware)，如基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)，提供了保護和檢驗方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的工作可以通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(如計算機系 統(tǒng))以及網(wǎng)絡(luò)來進行，這無疑大大加快了效率，方便了用戶。然而，正如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的定義一樣，其出現(xiàn)之初考慮最多的是數(shù)據(jù)的處理(如 計算機的名稱來源于其快速的計算能力)，而沒考慮安全因素，因而，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安 全方面的問題日益突出，特別是在電子交易，信息保密、個人隱私等等領(lǐng)域，因安全而帶來 的損失越來越大，而且這種”災(zāi)害”的發(fā)生越來越容易，全球化傾向也越來越明顯。除了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)本身的安全隱患外，用戶本身的使用習(xí)慣和需求也是導(dǎo)致安全 問題發(fā)生的原因之一，很多時候，用戶因訪問了不安全的網(wǎng)站而導(dǎo)致安全出現(xiàn)漏洞，進而泄 露了其重要的賬號和密碼，導(dǎo)致經(jīng)濟損失，這樣的例子屢見不鮮。換句話說，用戶具有多種需求，各種需求之間的安全要求是不同的，比如日常的 新聞、娛樂，對安全的要求很低，而對于電子交易，其安全要求就很高，當(dāng)這兩項任務(wù)位于同 一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之中時，“漏洞”就可能從安全要求低的任務(wù)”傳染”到安全要求高的任務(wù)。當(dāng)然，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對此有所考慮，如微軟(Microsoft)的瀏覽器 (Internet Explorer)就將安全分為高、中、低等級別，以控制不同的使用環(huán)境，但這并不能 從根本上解決問題，因為1. IE本身就漏洞多多，而且還有不斷出現(xiàn)的趨勢；2. Windows操 作系統(tǒng)也是漏洞多多；3.對用戶的技術(shù)要求太高。正是因為這些因素，使人們感到在網(wǎng)絡(luò) 上越來越不安全。另一種可能的解決該問題的方法是，對每一種應(yīng)用提供一臺單獨的數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)。由于費用太高，效率太低，顯然不具有廣泛的實用價值。同時，雖然目前針對BIOS的破壞僅限于CIH病毒，而CIH也僅僅是對BIOS系統(tǒng)進 行破壞，尚沒有利用BIOS系統(tǒng)傳播，但這并不是說病毒不能利用BIOS傳播，實際上，目前大 部分的主板、顯示卡、SCSI卡、網(wǎng)卡等的BIOS系統(tǒng)由于大量使用了 FLASH存儲器，缺省都沒 有寫保護，且都有機會獲得系統(tǒng)控制權(quán)，這就從理論上提供了惡意程序可以通過BIOS進行
3傳播和對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行破壞的可能，而這種破壞，威脅往往比現(xiàn)有病毒更大。即便是以后出現(xiàn)了 CSS (Core System Software)BIOS 或 EFI (Extensible Firmware Interface)BIOS,同樣的安全問題依然存在，另外，因為它們還需要最基本的 BIOS系統(tǒng)加載它們，反而增加了不安全環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬方法及一種數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)，可以在同一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)界面下提供多個物理的或虛擬的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于完成 不同的任務(wù)，各個子系統(tǒng)之間可以像電視“頻道” 一樣的切換，且不同的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之 間可以相互安全隔離，互不影響；為確保數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基本安全，還提同時供了新的對基 本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)進行寫保護和校驗的方法。另外，本發(fā)明還提出了用于對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行虛擬的切換裝置和一種用于本發(fā) 明所述的具有多個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主板裝置。技術(shù)方案一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬方法，用于將一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)虛擬成多個子數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)，其特征在于所述多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有各自的操作系統(tǒng)或應(yīng)用系統(tǒng)，所述操作系統(tǒng)或 應(yīng)用系統(tǒng)可以相同，也可以不同；所述多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分時復(fù)用原數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)資源；任何時候，共享同一處理器單元的多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中最多只能有一個虛 擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，處于運行狀態(tài)的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就是用戶眼中的當(dāng) 前的基于該處理器單元的“真實”數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述處理器單元可以包括一個CPU，也可 以包括一組多個CPU，每個CPU可以是單內(nèi)核的，也可以是多內(nèi)核的。用戶通過切換裝置選擇當(dāng)前運行的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬方法，還包括對所述不同虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 的外存儲器進行安全隔離的方法，所述的隔離方法可以是以下方法的任何一種或多種或它 們的任意組合A.設(shè)置多個物理上相互獨立的外存儲器，使得不同的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用不 同的物理外存儲器；B.對單一外存儲器的存儲空間進行虛擬分隔，使得不同的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使 用該外存儲器的不同的虛擬子存儲器；C.對非工作狀態(tài)的虛擬子數(shù)據(jù)處理 統(tǒng)的外存儲器存儲空間進行讀/寫保護的 方法；如對虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分享同一外存儲器的不同分區(qū)的情況，可以采用本方法；D.對工作狀態(tài)的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)不需要的外存儲器禁用的方法；E.對工作狀態(tài)的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)不需要的外存儲器存儲空間進行讀/寫保 護的方法；F.其它可能的方法；通過對外存儲器的存儲空間進行相互隔離，可以有效的控制不同虛擬子數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)之間的可能的不安全因素互相傳遞。所述多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間可以進行在線(Online)切換或離線(Offline)切換；通常在線(Online)切換一般指不關(guān)機(或不關(guān)閉電源)情況下的切換， 而離線(Offline)切換指關(guān)機(或關(guān)閉電源)情況下的切換；一種在共享同一處理器單元的多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間進行在線(Online) 切換的方法包括如下步驟A.用戶向切換裝置發(fā)出虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)切換請求；B.切換裝置向當(dāng)前虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出系統(tǒng)切出信號；C.當(dāng)前虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)保存其相關(guān)的工作現(xiàn)場；D.切換裝置設(shè)置新的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所需的資源，并發(fā)出系統(tǒng)切入信號；E.新的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得控制權(quán)，恢復(fù)其原來保存的工作現(xiàn)場或重新啟動 或按用戶指定的方式啟動，重新啟動主要針對系統(tǒng)第一切入或其它不存在原來保存的工作 現(xiàn)場的情況，用戶指定的方式啟動指用戶特別指定了切換后的工作狀態(tài)的建立方式；一種保存/恢復(fù)工作現(xiàn)場的方法，其特征在于所述保存工作現(xiàn)場的方法包括以下步驟A.操作系統(tǒng)向當(dāng)前運行著的所有任務(wù)發(fā)送“保存工作現(xiàn)場”通知；B.當(dāng)前運行著的任務(wù)清理自己的工作空間和資源；C.操作系統(tǒng)清理自己的工作空間和資源；D.保存可以重構(gòu)當(dāng)前工作環(huán)境所需的最基本的系統(tǒng)信息；E.保存所有其使用的設(shè)備的狀態(tài)；所述恢復(fù)工作現(xiàn)場的方法包括以下步驟A.裝入欲恢復(fù)工作現(xiàn)場保存的所有其使用的設(shè)備的狀態(tài)，并以此設(shè)置相關(guān)設(shè)備狀 態(tài)；B.裝入欲恢復(fù)工作現(xiàn)場保存的所有可以重構(gòu)當(dāng)前工作環(huán)境的最基本的系統(tǒng)信息， 并重構(gòu)當(dāng)時工作環(huán)境；C.操作系統(tǒng)恢復(fù)自己的工作空間和資源；D.操作系統(tǒng)向當(dāng)前運行著的所有任務(wù)發(fā)送“恢復(fù)工作現(xiàn)場”通知；當(dāng)前運行著的任務(wù)恢復(fù)自己的工作空間和資源；所述虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間離線(Offline)切換的方法包括如下步驟A.關(guān)閉數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；B.切換裝置切換到新的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)硬件；C.重新啟動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；本發(fā)明所述的上述任何一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬方法，其特征在于，還包括虛擬 子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)的建立方法，所述虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)的建立方法 可以是以下任何一種或多種A.恢復(fù)(Resume)，指從以前保存的任何一個工作現(xiàn)場恢復(fù)，這也意味著虛擬子數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)任何時候都可以保存一個工作現(xiàn)場；B.重啟(Reboot/Restart)，指重新啟動虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；C.原始復(fù)位(Original Reset)，將虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)復(fù)位到最原始安裝狀態(tài)并 啟動；D.安裝/重裝(Install/Reinstall)，安裝或重新安裝并啟動虛擬子數(shù)據(jù)處理系
5統(tǒng)；所述工作狀態(tài)的建立可以在當(dāng)前虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得控制權(quán)情況下進行，也 可以在虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行切換時由用戶指定，所述指定是針對被切入的虛擬子數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)。一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，至少包括兩個或兩個以上的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理器單元物理上位于同一機箱內(nèi)；所述任何一個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以具有物理獨立的處理器單元，也可以是共享 處理器單元的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述處理器單元可以包括一個CPU，也可以包括一組多個CPU，每個CPU可以是單 內(nèi)核的，也可以是多內(nèi)核的。所述多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)全部或部分共享至少一種顯示設(shè)備或至少一種輸入設(shè) 備；本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括一切換裝置(600)，用于選擇用 戶當(dāng)前使用或操作的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述切換可以是關(guān)機(或關(guān)閉電源)情況下的離線(Offline)切換，也可以是不 關(guān)機(或不關(guān)閉電源)情況下的在線(Online)切換；通過該裝置，所述子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以最大限度的共享輸入/輸出設(shè)備，如顯示 設(shè)備、鍵盤、鼠標(biāo)等，而且可以讓用戶在相對比較一致的操作環(huán)境下進行有關(guān)操作，即節(jié)省 了費用，又簡化了操作。本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述不同的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)固定用于 系統(tǒng)引導(dǎo)的外存儲器是不同的外存儲器或同一外存儲器的被虛擬分隔而成的不同子存儲 器；所述“固定用于系統(tǒng)引導(dǎo)的外存儲器”指非臨時性的，一段時間內(nèi)相對固定，正常工作行 為下的用于引導(dǎo)的外存儲器，一般為硬盤或電子盤。本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，對于所述子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的可重編程 的且可獲得該子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理器單元執(zhí)行機會的固件(Firmware)裝置，該裝置是可 以被寫保護或部分寫保護，或者該固件(Firmware)內(nèi)容本身是可以被非可篡改性校驗的。 所述的固件(Firmware)，常見于基本輸入輸出系統(tǒng)(BIOS)或其它位于硬件和操作系統(tǒng)之 間的用于操作硬件的一組服務(wù)程序。一種選擇切換裝置(601)，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬，其特征在于，包括—控制輸入接口(701)，用于接受來自用戶的選擇信號，該接口的性質(zhì)與電視機的 頻道接口相似，而且，選擇內(nèi)容相對單一，所以，該接口可以是機械的，也可以是電子的，可 以是有線的，也可以是無線的，可以是編碼信號，也可以是直接的選擇信號；—控制單元(700)，用于根據(jù)用戶的選擇信號，控制不同虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的切 換，由于功能相對簡單，該單元可用邏輯電路、微控制器或分立元件/集成電路完成；一主機接口(703)，用于與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機通信，由于控制單元(700)與主機通 信內(nèi)容非常少，且簡單，如發(fā)“系統(tǒng)切出”，收“系統(tǒng)切出完成”，發(fā)“系統(tǒng)切入”，所以該接口 可以是任意的通用或?qū)Ｓ媒涌冢鏘SA、PCI、USB、RS232、并口、1394接口、I2C以及其它的各 種專用或通用接口；—控制輸出接口(702)，用于提供其它設(shè)備在虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)切換過程中所
6需要的選擇信號，如多個硬盤的選擇切換信號，該信號由控制單元根據(jù)用戶的選擇信號產(chǎn) 生，可以是機械的，也可以是電子的，可以是有線的，也可以是無線的，可以是編碼信號，也 可以是直接的選擇信號；所述控制單元(700)與控制輸入接口(701)、控制輸出接口(702)、主機接口(703) 均相連；所述控制輸入接口(701)、控制輸出接口(702)、主機接口(703)可以部分或全部 復(fù)用同一接口總線，也可以分別使用不同的接口，如家電中廣泛使用I2C總線可以適用于 此；所述選擇切換裝置(601)可以被集成在主板上，從而形成支持虛擬功能的主板， 所述支持虛擬功能的主板指以此主板構(gòu)建的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以被虛擬成多個子數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)。一種多單元主板，包括至少兩個或兩個以上的物理意義上的子主板單元，每個子 主板單元可以用于構(gòu)建一物理的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機，所述每個子主板單元可以是普通主 板，也可以是具有虛擬功能的主板，多單元主板用于構(gòu)建具有多個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 其特征在于，還包括一選擇裝置(602)，所述選擇裝置用于支持子系統(tǒng)選擇和切換，所述選 擇裝置(602)包括一控制輸入接口(711)，用于接受來自用戶的選擇信號，該接口可以是機械的，也 可以是電子的，可以是有線的，也可以是無線的，可以是編碼信號，也可以是直接的選擇信 號；一共享接口切換單元(710)，用于根據(jù)用戶的選擇信號，對共享同一設(shè)備或接口 的一個或多個接口進行選擇切換，所述被選擇切換的接口可以是主板上提供的接口，也可 以是通過擴展卡擴展出來的接口，由于所述的選擇切換均是基于物理信號通道的選擇和切 換，因而所述接口可以是任意種類的有線或無線接口 ；所述共享接口切換單元至少具有一個共享的顯示輸出接口或至少具有一個共享 的輸入設(shè)備接口 ；本發(fā)明所述的多單元主板，其特征在于，還包括一控制輸出接口(712)，用于提供 其它子主板單元或設(shè)備在子系統(tǒng)切換過程中所需要的選擇信號，例如對于子主板單元是具 有虛擬功能的主板，其即需要該選擇信號；該接口可以是機械的，也可以是電子的，可以是 有線的，也可以是無線的，可以是編碼信號，也可以是直接的選擇信號；所述控制輸出接口(712)與控制輸入接口(711)可以復(fù)用同一接口總線，也可以 分別使用不同的接口；所述共享接口切換單元(710)所切換的接口用戶可以設(shè)置和調(diào)整，即用戶可以決 定哪些接口可以不被選擇切換(即不共享)，該設(shè)置可通過BIOS或者跳線開關(guān)來進行。一種基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)的安全控制方法，包括寫保護的方法，其特征在 于，寫保護的方法包括以下內(nèi)容A.對BIOS的空間進行功能劃分的步驟；B.對劃分的功能區(qū)間分別設(shè)置寫保護裝置的步驟；所述寫保護裝置必須由用戶在本地設(shè)置或必須經(jīng)過用戶授權(quán)才能進行設(shè)置一般，BIOS可能被分為多個空間，如現(xiàn)在的主板BIOS可能包括程序區(qū)和ES⑶數(shù)據(jù)區(qū)，而程序區(qū)又包括BOOT (8K或16K)區(qū)和其它程序，現(xiàn)有的對BIOS的寫保護開關(guān)是針對 BIOS全部的，一旦寫保護開關(guān)打開，ES⑶區(qū)就不能進行讀寫，甚至，計算機連BIOS芯片的類 型都不能判斷，這樣的寫保護是以犧牲計算機性能為代價的。而BIOS芯片中的寫保護功能(如對BOOT區(qū)的寫保護)是由計算機芯片組控制的， 換句話講，其保護只是為防止干擾信號或誤操作，而非防止病毒的。本發(fā)明所述的方法對上述不同的區(qū)設(shè)置分別的保護開關(guān)，即可解決該問題。而這 些寫保護開關(guān)必須經(jīng)過用戶授權(quán)才能進行設(shè)置；一種基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)的安全控制方法，包括寫保護的方法，其特征在 于，還包括對BIOS中的信息進行校驗的方法；所述校驗的方法包括以下內(nèi)容A.設(shè)立BIOS信息校驗訪問接口的步驟；B.選擇校驗區(qū)間的步驟；C.對選擇區(qū)間通過校驗接口進行校驗的步驟；D.將校驗結(jié)果與同一版本的安全或干凈的BIOS進行比較的步驟；校驗可以采用任何算法，如CRC8/16/32/64，MD5，SHA256/384/512等各種算法，甚 至可以完全讀出所有內(nèi)容，直接比較。本發(fā)明所述的對BIOS中的信息進行校驗的方法，是在BIOS本身未被加載狀態(tài)下 進行；這樣，可以避免已被感染的BIOS中的惡意程序控制計算機，影響校驗的正常進行。如 果在BIOS已經(jīng)加載的情況下進行，BIOS中的病毒可以在自己加載后，恢復(fù)BIOS中的內(nèi)容， 并在關(guān)機前重新感染，這樣，校驗的結(jié)果就沒有意義了。有益效果本發(fā)明所述方法和系統(tǒng)，針對不同的任務(wù)，提供不同的任務(wù)運行環(huán)境，以達到控制 不同的安全要求，由于不同的任務(wù)之間可以做到較好的安全隔離，因而能避免不安全因素 在不同的應(yīng)用之間的傳播，安全性得到較好保障，具有非常普遍的實用意義。而且，可以使計算機系統(tǒng)家電化，在保持原有功能和使用方式基礎(chǔ)上，還可以像使 用家電(如電視)一樣使用計算機，通過簡單的更換頻道來切換不同的任務(wù)，還可以以較小 的代價獲得類似于電視的畫中畫(PIP)功能?；谟嬎銠C系統(tǒng)以及各種部件的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)的安全控制方法未 雨先綢，針對當(dāng)前安全的形式，提出了對未來可能的破壞和攻擊途徑進行控制，進一步保證 了計算機系統(tǒng)的安全。通過選擇切換裝置(601)，可以方便的改造現(xiàn)有主板，使之支持?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)的虛擬， 而多單元主板更是為用戶提供了一體化的基于多子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實現(xiàn)方案。


圖1 同時具有多個物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)；圖中201為物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)位于機箱(200)內(nèi)的部分，它們具有單獨的外 存儲單元(硬盤)和處理器單元(位于主板)，202為虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)位于機箱(200) 內(nèi)的部分，它們共享位于物理主板(80)上的處理器單元和由硬盤(81)虛擬分隔出的多個虛擬子硬盤；多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過切換裝置(600)共享各自子系統(tǒng)所需要的顯示器 (100)、鍵盤(300)、光驅(qū)(10)、鼠標(biāo)(20) ^P Modem(30)之中的全部或部分。圖2 具有一個物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)；本圖與圖1的區(qū)別在于，物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)目不同，圖1中為多個，本圖為1 個，其它基本相同；圖3 具有四個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；本圖與圖2的區(qū)別在于，本圖中四個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都是虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 無物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，四個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)共享位于物理主板(80)上的處理器單 元，但具有分別的獨立硬盤；圖4 具有多個物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；本圖與圖1的區(qū)別在于，本圖中四個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都是物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 無虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，四個物理子數(shù)據(jù)處理擁有各自獨立的主板和硬盤；(上述附圖中用虛線表示虛擬，相同部分不做重復(fù)說明，)圖5 選擇切換裝置結(jié)構(gòu)組成框圖，圖中，701 控制輸入接口，702 控制輸出接口， 700 控制單元，703 主機接口 ；圖6 多單元主板上的選擇切換裝置(602)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，711 控制輸入接口， 712 控制輸出接口，710 共享接口切換單元，602 選擇切換裝置；101 共享顯示接口，40為來自子主板單元的顯示接口 ；301 共享鍵盤接口，50為來自子主板單元的鍵盤接口 ；121 共享USB接口，60為來自子主板單元的USB接口 ；下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
具體實施例一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬方法，可以這樣來實施根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的用途，將之劃分為多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，每個子數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)用于完成一種用途。如對用于工作，娛樂，Email和金融的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以劃分 四個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別稱為工作頻道，新娛樂頻道，Email頻道和金融頻道；通過設(shè)置頻道選擇裝置(虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)切換裝置)的方法，來實現(xiàn)不同的 頻道之間的切換。四個頻道共用通常數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)除硬盤之外的全部硬件(當(dāng)然是該頻道需要的 硬件)，如主板，內(nèi)存，顯卡，網(wǎng)卡，聲卡，顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)，光驅(qū)，Modem等；硬盤的設(shè)立可以采用如下的方法的任何一種或多種或它們的任意組合1.使用具有虛擬分隔裝置的硬盤(本例需虛擬4個子硬盤)；每個虛擬的子硬盤 供一個頻道使用，虛擬子硬盤的選擇裝置受控于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的“頻道”選擇裝置；2.使用多個物理硬盤，每個硬盤用于一個頻道，多個硬盤通過硬盤切換裝置受控 于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的“頻道”選擇裝置(切換裝置)；3.使用同一硬盤，設(shè)置四個不同分區(qū)，每個分區(qū)供一個頻道使用。該方法需要 BIOS系統(tǒng)的支持，BIOS系統(tǒng)通過讀取數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的“頻道”選擇裝置設(shè)置的頻道號來決定從哪個分區(qū)引導(dǎo)(根據(jù)需要可隱藏或不隱藏其它分區(qū))，該方法安全性不如方法1和2 ；4.其它的方法，如使用同一硬盤的不同空間(需BIOS支持)，使用同一硬盤的相 同的分區(qū)，不同的配置引導(dǎo)項，共享部分硬盤的相同的分區(qū)等；所述需要的BIOS支持，可以通過修改BIOS系統(tǒng)完成；對于本實施例，為提供最佳的安全性和最佳的性能比，建議使用具有虛擬分隔裝 置的硬盤或多個電子硬盤。對于不同的頻道，可以采用以下方法的任何一種或多種來建立其工作狀態(tài)1.安裝/重裝(Install/Reinstall)，指在某頻道重新安裝并啟動該頻道(第一 次安裝也包括在內(nèi))，每次安裝后的第一個用戶認可基本狀態(tài)，我們稱之為原始安裝狀態(tài)； 所述基本狀態(tài)是指滿足于該頻道的最基本的軟件系統(tǒng)環(huán)境；2.原始復(fù)位(Original Reset)，指將某頻道復(fù)位到最原始安裝狀態(tài)并啟動；原始 安裝狀態(tài)即可以是用戶安裝后的第一個認可基本狀態(tài)，也可以是直接獲得的原始系統(tǒng)狀態(tài) (如銀行系統(tǒng)可以將其專門的交易系統(tǒng)通過電子硬盤供用戶使用，此時，電子硬盤內(nèi)的系 統(tǒng)對用戶而言即為原始安裝狀態(tài))；3.重啟(Reboot/Restart)，指重新啟動某頻道；4.恢復(fù)(Resume)，指從以前保存的任何一個工作現(xiàn)場恢復(fù)，所謂工作現(xiàn)場，指用 戶自己保存的，或系統(tǒng)切換時保存的某一工作時刻的所有工作環(huán)境；當(dāng)然，在上述任何一種方法之上，我們都可以通過安裝/刪除或配置來改變某頻 道的軟硬件環(huán)境以及工作狀態(tài)。所述的原始復(fù)位(Original Reset)，可以參照ghost軟件的需求以及掌上設(shè)備的 硬復(fù)位去理解和實現(xiàn)。上述發(fā)明方法中所述的頻道切換裝置，用于將當(dāng)前工作頻道所需要的所有軟硬件 環(huán)境與當(dāng)前頻道關(guān)聯(lián)起來，并將當(dāng)前用戶操作界面與該頻道對應(yīng)。所述切換可以采用機械、 電子、或軟件標(biāo)志等各種可能的方式。離線(Offline)切換的方法很簡單，通過關(guān)機，切換頻道開關(guān)到新頻道，重新開機 啟動即可完成。該方式雖簡單，但每次切換需要開關(guān)機，時間較長，而且每次的工作現(xiàn)場都 要重新建立，不適合頻繁的“頻道”切換。在線(Online)切換比較復(fù)雜，除了硬件切換外，還要保存當(dāng)前頻道的工作現(xiàn)場和 恢復(fù)新頻道以前的工作現(xiàn)場。對此，我們可以參考CPU中斷的原理，將整個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)當(dāng) 作一個巨大的虛擬CPU，而將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)所有的資源，包括真正的CPU，內(nèi)存，主板，以 及所有相關(guān)設(shè)備狀態(tài)當(dāng)作這個巨大的虛擬CPU的屬性，則只要將這個巨大的虛擬CPU的所 有屬性保存，就等于保存了工作現(xiàn)場，從外存儲器內(nèi)裝入保存的虛擬CPU的所有屬性，就等 于恢復(fù)了現(xiàn)場。這可參考游戲修改軟件(DOS版，如GameMaster或GameBaster)中有關(guān)技 術(shù)，以及調(diào)試軟件(如softice)的有關(guān)技術(shù)。另一種方法是借助操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)里實現(xiàn)保存/恢復(fù)工作現(xiàn)場的功能。下述為一個可能的優(yōu)化了的保存工作現(xiàn)場的有關(guān)步驟A.操作系統(tǒng)向當(dāng)前運行著的所有任務(wù)發(fā)送“頻道換出”通知；B.當(dāng)前運行著的任務(wù)清理自己的工作空間和資源，并使之最小化；C.操作系統(tǒng)釋放本身不需要的所有設(shè)備以及內(nèi)存空間；
D.如果有交換頁面，則刷新交換頁面；E.保存所有可以重構(gòu)當(dāng)前工作環(huán)境所需的最小系統(tǒng)信息；F.保存所有其使用的設(shè)備的狀態(tài)；另一個對應(yīng)的恢復(fù)工作現(xiàn)場的有關(guān)步驟為A.裝入上個現(xiàn)場保存的所有其使用的設(shè)備的狀態(tài)B.裝入上個現(xiàn)場保存的所有可以重構(gòu)當(dāng)前工作環(huán)境的最小所需軟件系統(tǒng)信息和 結(jié)構(gòu)；；C.重構(gòu)當(dāng)前工作環(huán)境；D.向當(dāng)前運行著的所有任務(wù)發(fā)送“頻道換入”通知E.當(dāng)前運行著的任務(wù)恢復(fù)自己的工作空間和資源，并使之正?；?；；頻道切換裝置和當(dāng)前頻道(子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))之間的通信可以通過串口或其它通 用/專用接口，采用中斷方式或詢問，建議組合使用中斷方式和詢問方式。當(dāng)頻道切換裝置收到當(dāng)前頻道發(fā)出的工作現(xiàn)場保存完畢信號后，將切換到新的頻 道(硬件和操作界面)，并設(shè)置系統(tǒng)切入標(biāo)志，然后復(fù)位系統(tǒng)，系統(tǒng)BIOS接管控制權(quán)，當(dāng)其檢 測到系統(tǒng)切入標(biāo)志后，將跳過硬件檢測，直接或間接進入現(xiàn)場恢復(fù)服務(wù)程序，恢復(fù)到新頻道 先前的工作狀態(tài)。(需對BIOS進行相關(guān)的修改，以讀取切入標(biāo)志)一般，引導(dǎo)分區(qū)的第一個扇區(qū)為系統(tǒng)啟動扇區(qū)，用于常規(guī)系統(tǒng)的啟動，第2-63扇 區(qū)為空白扇區(qū)，一般不使用，我們可以設(shè)定第2扇區(qū)為頻道切入引導(dǎo)扇區(qū)，對于系統(tǒng)(頻道) 切入，在BIOS中直接引導(dǎo)第2扇區(qū)即可。當(dāng)然，也可以在常規(guī)的第一扇區(qū)中通過判斷來決 定是常規(guī)引導(dǎo)還是系統(tǒng)(頻道)切入引導(dǎo)。在本實施例中，對于娛樂頻道，由于安全性要求比較低，我們使用Windows XP和 IE ；對于Emai 1頻道，安全比較重要，我們使用windows2000和Foxmai 1，并使用特殊的 防火墻，只允許Foxmail使用特定的端口 ；同時，關(guān)閉WindOWS2000上所有不需要的控件和 功能；使用FireFox瀏覽器(安全模式下)，如果需要的話。對于金融頻道，安全非常重要，我們使用定制的Linux之上的交易系統(tǒng)，該交易系 統(tǒng)只用于支持電子交易，網(wǎng)上銀行等，具有極強的網(wǎng)絡(luò)安全措施，不提供其它任何功能(如 不能用來看新聞以及進行娛樂等)；對于工作頻道，由于涉及信息保密，禁止上網(wǎng)，我們可以卸載工作環(huán)境操作系統(tǒng)下 的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動，并禁止一切網(wǎng)絡(luò)功能；本實施例的安全隔離通過徹底隔離不同頻道間的軟件直接訪問通道來進行控制， 具體方法為使用具有虛擬分隔功能的硬盤或多個電子硬盤，使不同的頻道只能訪問屬于 自己的子硬盤或電子硬盤，不能破壞或影響其它頻道的子硬盤或電子硬盤；對數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)有關(guān)部件的BIOS進行校驗，無問題后對所有BIOS的程序區(qū)加以保護。系統(tǒng)的CMOS區(qū)和 BIOS的ESCD區(qū)由于為專用數(shù)據(jù)區(qū)，并不能用于傳播病毒，當(dāng)然，用戶還可以選擇對ESCD區(qū) 寫保護。通過本發(fā)明所述的方法，我們用一臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以獲得用于工作，娛樂， Email和金融四種不同安全需求應(yīng)用的四個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，而且，可以做到像使用電 視一樣使用計算機，即在上述各個任務(wù)之間任意切換，如工作累了，想娛樂一下，直接切換到娛樂頻道，看到好娛樂消息，想告訴朋友，又直接可以切換到Email頻道，發(fā)送email，然 后還可以到金融頻道查查自己的銀行賬號，然后回到工作頻道繼續(xù)工作，此時，工作頻道的 狀態(tài)與離開時候一樣。頻道的切換與使用電視一樣，即可以是機械的頻道調(diào)節(jié)裝置，也可以 是電子的或遙控的。通過本發(fā)明所述的方法使用計算機，即方便，又安全，具有較大的社會 價值。本發(fā)明所述的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)的安全控制方法在上述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 的虛擬方法的實施例中也得到了應(yīng)用，其可以這樣來實施將設(shè)置的校驗口可以通過接口 線引至機箱或前面板上，使用其它的設(shè)備來校驗，通過該接口可以訪問該BIOS芯片類型以 及芯片內(nèi)的任何內(nèi)容。當(dāng)然，設(shè)置的校驗口也可以是與本機某個裝置之間的專用接口，通過 該裝置即可完成校驗，如對主板的BIOS系統(tǒng)。而主板上的BIOS以及CPU可以通過總線接 口來校驗其它如SCSI或網(wǎng)卡的BIOS系統(tǒng)。對寫保護方法中的不同的數(shù)據(jù)區(qū)的保護方法，是通過對寫入地址進行比較來進行 的，該比較結(jié)果與該地址所屬區(qū)段的寫保護開關(guān)決定了相應(yīng)寫入BIOS的操作是否被允許， 該比較可使用邏輯電路進行，區(qū)段的定義范圍如果有需要，可以設(shè)置和更改。用于在共享同一處理器單元的多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間進行在線(Online) 切換的方法可以這樣來實施，用戶的切換請求可以通過機械的頻道開關(guān)或電子的遙控開關(guān) 發(fā)出，切換裝置收到用戶的切換請求，向當(dāng)前的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出“系統(tǒng)切出”信號，該信 號建議使用中斷方式驅(qū)動，當(dāng)前的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)收到該中斷信號后，通知其上的操作系 統(tǒng)，操作系統(tǒng)調(diào)用保存工作現(xiàn)場例程，完成后返回切換裝置一個“系統(tǒng)切出完成”信號，則當(dāng) 前子系統(tǒng)切出成功。如果切換裝置在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到該信號，則重新發(fā)送“系統(tǒng)切出”信號，在 規(guī)定的次數(shù)失敗后，可以根據(jù)事先的設(shè)定，決定是強行切換還是保持不當(dāng)前狀態(tài)不變。切出完成后(或失敗后用戶選擇的是強行切換)，則切換裝置切換新的子數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)所需要的資源，主要是硬盤存儲單元的切換和一些系統(tǒng)的設(shè)定(如屏蔽某些硬件或 設(shè)置某些硬件到特定狀態(tài)等)，然后，切換裝置設(shè)定“系統(tǒng)切入”信號(該信號建議在切換裝 置設(shè)置一電平信號實現(xiàn))，通過系統(tǒng)復(fù)位(暖啟動)，把控制權(quán)交給BIOS系統(tǒng)。BIOS獲得控制權(quán)，詢問切換裝置設(shè)定的“系統(tǒng)切入”信號，當(dāng)其檢測到系統(tǒng)切入信 號標(biāo)志后，將跳過硬件檢測，直接或間接進入現(xiàn)場恢復(fù)服務(wù)程序，恢復(fù)到新頻道先前的工作 狀態(tài)。一般，引導(dǎo)分區(qū)的第一個扇區(qū)為系統(tǒng)啟動扇區(qū)，用于常規(guī)系統(tǒng)的啟動，第2-63扇 區(qū)為空白扇區(qū)，一般不使用，我們可以設(shè)定第2扇區(qū)為頻道切入引導(dǎo)扇區(qū)，對于系統(tǒng)(頻道) 切入，在BIOS中直接引導(dǎo)第2扇區(qū)即可。當(dāng)然，也可以在常規(guī)的第一扇區(qū)中通過判斷來決 定是常規(guī)引導(dǎo)還是系統(tǒng)(頻道)切入引導(dǎo)?；謴?fù)工作現(xiàn)場完成，新的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作，其可以有選擇的給切換裝置發(fā)送 一個“系統(tǒng)切入完成”信號，該步只是為構(gòu)成完整的問答，并非必要。以上需BIOS系統(tǒng)配合，可以通過對BIOS進行相關(guān)的修改完成。切換裝置和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的通信可通過任意的接口通道進行。保存/恢復(fù)工作現(xiàn)場的方法可以這樣來實施，在操作系統(tǒng)層面設(shè)置一組系統(tǒng)功 能，即保存工作現(xiàn)場調(diào)用和恢復(fù)工作現(xiàn)場調(diào)用，其中，保存工作現(xiàn)場調(diào)用通過切換裝置發(fā)出的“系統(tǒng)切出”信號激活，該調(diào)用完成后，操作系統(tǒng)一般會回復(fù)切換裝置一個“系統(tǒng)切出完 成”信號，而后自己停機或處于循環(huán)等待；而恢復(fù)工作現(xiàn)場調(diào)用則由引導(dǎo)程序在“系統(tǒng)切入” 信號下調(diào)用，完成后操作系統(tǒng)可給切換裝置發(fā)送一個“系統(tǒng)切入完成”信號。圖2為本發(fā)明所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)最佳實施例示意圖，本最佳實施例所述的數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)包括1個物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，換句話講，本實施例中 虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)目是可以變化的，而這取決于系統(tǒng)使用的具有虛擬分隔的硬盤能 提供的最大子硬盤數(shù)目與本實施例的切換裝置(600)所能提供的頻道選擇數(shù)目-1之間的 最小者。這樣的設(shè)計是為了滿足實際的需要。本實施例中包括兩套主板(每套各包含一個處理器單元)及相應(yīng)板卡，其中一套 用于物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，另外一套供多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)共享，物理子數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)可使用任意的外存儲裝置(硬盤A)，虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用具有虛擬分隔功能的硬盤 (81)(硬盤B)。用于物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主板選用現(xiàn)在流行的強性能主板(主板A)，而 用于虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主板選用安全型的，如威盛的VIA Nano-ITX主板(主板B)， 大小僅12cmX 12cm，其在硬件上提供了多項安全措施，而且極省電，這樣，即使是兩塊主板， 也可以使用普通的電源。即能支持。物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于完成日常的游戲、瀏覽、娛樂等對安全性沒有要求或要 求不高的任務(wù)，虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于完成安全要求較高的方面，每個虛擬子數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)用于一項或一類任務(wù)，如email，信用卡，銀行卡，交費卡，電子交易，會員服務(wù)等，甚 至，不同的銀行服務(wù)可以使用不同的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成，這樣，不會因為任何的疏忽 而導(dǎo)致所有賬號受損，具有極高的安全性。由于虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以隨時增加，方便了 用戶對新需求的設(shè)置。由于具有兩套主板，它們可以同時工作，也就意味這，當(dāng)物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在下 載一個比較大的電影時候，用戶可以切換到某個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)查看email或查看銀 行賬戶。這與電視中的畫中畫(PIP)有著異曲同工之效。所有子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)共享顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)；光驅(qū)，Modem等設(shè)備根據(jù)需要決定，對于光驅(qū)，一般沒有必要同時使用，可以共享； Modem如果是路由方式，則通過交換機，兩套主板均可接入，如果是撥號方式，就需要用戶決 定是否有必要共享；而對于兩套主板的并口 /串口 /USB接口等，可以根據(jù)需要決定是否讓切換裝置 (600)切換到面板上的公共端口上去。軟件系統(tǒng)根據(jù)需要配置，可以是通用系統(tǒng)，也可以是專用系統(tǒng)。切換裝置(600)使用以下表格進行設(shè)備切換
子系統(tǒng)1子系統(tǒng)2子系統(tǒng)3子系統(tǒng)η顯示器- >主板A- >主板B- >主板B- >主板B鍵盤- >主板A- >主板B- >主板B- >主板B
13鼠標(biāo)- >主板A- >主板B- >主板B- >主板B光驅(qū)- >主板A- >主板B- >主板B- >主板B公共USB接口- >主板A- >主板B- >主板B- >主板B打印機- >主板A- >主板B- >主板B- >主板BModem用戶決定用戶決定用戶決定用戶決定硬盤A- >主板A硬盤B-I- >主板B硬盤B-2- >主板B硬盤 B-(η-1)- >主板B工作狀態(tài)不變切入/切出切入/切出切入/切出切入/切出 切換裝置(600)可以使用機械的或電子的方法來切換上述需要設(shè)備。設(shè)備間的切 換基本形式為2選1 (如顯示器)或η選1 (如具有虛擬分隔功能的硬盤)，只是不同接 口的實際芯線數(shù)目不同，這些均為簡單的技術(shù)。對于共享同一處理器單元的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的在線切換，需要做現(xiàn)場保 護和恢復(fù)，按照本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的虛擬方法中有關(guān)步驟進行，所需要的切換裝 置中的控制部分可以使用電路、邏輯電路或微控制器等實現(xiàn)。而對于共享不同處理器單元的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間處理在線切換、虛擬子數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)和物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間在線切換以及物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間在線切換， 因為切入/切出的子系統(tǒng)工作于分別的物理主板及硬盤，一般不需要做現(xiàn)場保護和恢復(fù)。對于這樣一種的情況，即當(dāng)切入的新的子系統(tǒng)是虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，而該新的 虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)卻不是其所在物理主板(含處理器單元)上當(dāng)前運行的虛擬子數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)，此時，也需要進行現(xiàn)場保護和恢復(fù)，只是現(xiàn)場保護的對象不是最后切出的子系統(tǒng)， 而是新的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所在物理主板上當(dāng)前運行的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在另一實施例中，我們對上述實施例中的物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1(201)也可以進 行虛擬處理，從而形成具有兩組虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。顯然，將物理子數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)1所使用的硬盤換為具有虛擬分隔功能的硬盤，再對切換裝置進行重新設(shè)計(定 義)即可。圖3所示的實施例中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含的4個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)全部是虛擬子數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)，但每個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用單獨的電子硬盤，配合插卡式電子硬盤選擇 裝置(可包含于切換裝置中)，用于安全性要求較高的專用系統(tǒng)，由于插卡式電子硬盤可以 隨時更換，所以即使只有4個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過隨時更換電子硬盤，可以擴展為無數(shù)的 實際應(yīng)用。
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圖4所示的實施例中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含的4個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)全部是物理子數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)，用于需要特殊多任務(wù)并行運行的場合。上述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的實施例在關(guān)機時，需要對所有的當(dāng)前運行的子系統(tǒng)依次關(guān) 機，然后才能關(guān)閉總電源。具體可以這樣實施1.切換到每一當(dāng)前運行的子系統(tǒng)，關(guān)閉，最后關(guān)閉總電源；2.通過任何一個子系統(tǒng)向切換裝置發(fā)送”關(guān)機”信號，切換裝置再將該信號轉(zhuǎn)發(fā)給 所有的當(dāng)前運行的子系統(tǒng)；而對于開機，需要注意的是，對于非即插既用的鼠標(biāo)和鍵盤，如果多個物理子系統(tǒng) 同時開機，而系統(tǒng)卻只共享一套鼠標(biāo)和鍵盤，必然會造成某些子系統(tǒng)檢測不到它們，結(jié)果是 啟動后鼠標(biāo)和鍵盤不能用，該問題可以這樣解決1.使用即插既用的鼠標(biāo)和鍵盤，如USB的鼠標(biāo)和鍵盤；2.設(shè)定開機操作只對當(dāng)前用戶選擇的子系統(tǒng)進行，也就是說，除非需要使用某子 系統(tǒng)，才啟動之，否則不加電，即解決了上述問題，又節(jié)約了能源；本發(fā)明所述的選擇切換裝置(601)的一個實施例可以這樣來實施，設(shè)計一個具有 PCI接口的插卡，即主機接口(703)是PCI接口，通過PCI接口，主機與選擇切換裝置(601) 可以互相通信，控制輸入接口使用選擇信號方式，本實施例的選擇切換裝置支持8個”頻 道”，因而，通過一8選1的波段開關(guān)(位于用戶機箱面板上，相當(dāng)于電視的頻道調(diào)節(jié)器)，來 設(shè)置該信號，波段開關(guān)通過9根(包括1根地線)引線接入控制輸入接口(701)，低電平有 效。而控制單元(700)使用一個簡單的8位微控制器如89C51以及相應(yīng)的外圍電路來 實現(xiàn)。具體流程在本發(fā)明的有關(guān)方法中有詳細的說明，這里不再重復(fù)?？刂戚敵鼋涌?702)在本實施例中設(shè)計為用戶可定義的，即可用戶設(shè)定選擇輸出 為編碼方式或使用線選信號方式，對于線選信號方式，用戶還可以定義是高電平有效還是 低電平有效，這樣，可以適應(yīng)更多的設(shè)備選擇。對控制輸出接口(702)的設(shè)定和重定義，可由控制單元(700)中的微控制器完成。選擇切換裝置(601)的另一個實施例可以采用USB接口與主機通信，而控制輸入 接口(701)使用紅外接口，配合用戶使用遙控器操作。本實施例還可設(shè)計為控制輸入接口 (701)同時支持紅外接口和編碼接口，前者對應(yīng)遙控器，后者對應(yīng)數(shù)字按鍵調(diào)節(jié)裝置(位于 面板上)。上述兩個實施例所需要的BIOS支持，可以通過提供標(biāo)準(zhǔn)的BIOS模塊及調(diào)用接口 供用戶加入其所需要的主板的BIOS中。選擇切換裝置(601)的再一個實施例為具有選擇切換裝置(601)的主板，即在主 板中直接集成該裝置，該實施例的主機接口(703)使用內(nèi)部專用接口實現(xiàn)，提供控制輸入 接口(701)和控制輸出接口(702)的連接器。由于集成在主板上，所以可以直接在BIOS中 設(shè)置有關(guān)選項以及直接支持虛擬功能。整個單元使用專用集成電路實現(xiàn)。本實施例中的控 制輸入接口(701)和控制輸出接口(702)建議復(fù)用I2C總線并使用編碼方式傳遞信息(信 號)?；蛘邔砜梢远x的專門用于虛擬的接口標(biāo)準(zhǔn)。多單元主板的最佳實施例為一塊包含兩個子主板單元的主板，其中一個子主板單
15元為具有虛擬功能支持的主板(子主板B)，該子主板由VIA Nano-ITX主板集成選擇切換裝 置(601)而成。另一個子主板單元可為目前流行的強性能主板(子主板A)。本實施例所述多單元主板用于對圖2所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供集成化硬件支援。選擇切換裝置(602)的控制輸入接口(711)用于接受用戶的“頻道”選擇信號，共 享接口切換單元(710)用于將共享設(shè)備或接口在子主板A和子主板B之間切換(上述對 圖2所示的實施例中有相關(guān)描述)，控制輸出接口(712)連接子主板B上的選擇切換裝置 (601)的控制輸入接口(701)，選擇切換裝置(601)的控制輸出接口(702)接子主板B所需 的硬盤選擇裝置的輸入。由于選擇切換裝置(601)和選擇切換裝置(602)在同一塊大主板上，所以實際實 現(xiàn)時可以合并為同一裝置，甚至可以使用同一個專用芯片實現(xiàn)。在本實施例中，我們定義由子主板A構(gòu)成的物理子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為1#，由子主板B 構(gòu)成的多個虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為2#... n#，則用戶的選擇1#…·從控制輸入接口(711) 進入，共享接口切換單元(710)對2#—陽選擇信號除了選擇將共享設(shè)備和接口接至子主板 B外，還需要將21^"11#信號通過控制輸出接口(712)傳遞給選擇切換裝置(601)的控制輸 入接口(701)，此時的對應(yīng)的是子主板B上的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1#一 (N-I) #,此 時，需要處理單元(700)作一簡單轉(zhuǎn)換，當(dāng)然，也可以在上述通道的任何一個環(huán)節(jié)中做該轉(zhuǎn) 換。在本實施例中，子主板A—般不集成顯卡，而子主板B的顯卡是集成的，在該種情 況下，子主板B的顯示輸出接口可以直接通過布線連接到共享接口切換單元(710)的子顯 示接口，例如子顯示接口 2 (40)，而子主板A的顯卡可以通過一轉(zhuǎn)接線接入共享接口切換單 元(710)的子顯示接口，例如子顯示接口 1(40)。也就是說，主板上集成的接口，可以直接布線連接到共享接口切換單元(710)，而 插卡的接口，則需通過轉(zhuǎn)接線接入共享接口切換單元(710)。有關(guān)設(shè)置，可以在BIOS的設(shè)置選項中進行，如用戶可選擇共享接口的切換范圍， 以及可以允許或禁止某些共享接口的切換。最后，本發(fā)明所涉及到的具有虛擬分隔功能的外存儲器以及對外存儲器存儲空間 的虛擬分隔，如果閱讀者不從本說明書范圍內(nèi)獲得足夠的資料，請參考有關(guān)發(fā)明(如中國 發(fā)明 00114264. X 或發(fā)明申請200410087209)。
權(quán)利要求
一種切換方法，用于在共享同一處理器單元的多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間進行在線(Online)切換，其特征在于，包括A.向當(dāng)前子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出系統(tǒng)切出信號；B.當(dāng)前子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)保存其工作現(xiàn)場；C.設(shè)置新的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所需的資源，并發(fā)出系統(tǒng)切入信號；D.新的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得控制權(quán)，恢復(fù)其原來保存的工作現(xiàn)場。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括接受用戶發(fā)出的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)切 換請求的步驟。
3.如權(quán)利要求1，2所述的方法，其特征在于，所述切換通過切換裝置進行。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述切換裝置使用電視頻道之間的切換方式。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟D為新的虛擬子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得控 制權(quán)，進行啟動(boot)或重啟(reboot)或復(fù)位(reset)或用戶指定的方式啟動。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)。
7.一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括共享該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)資源的多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征 在于，使用權(quán)利要求1所述的方法在多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間進行切換。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間相互安全隔罔。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一切換裝置，用于 接受用戶發(fā)出的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)切換請求；向當(dāng)前子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出系統(tǒng)切出信號；設(shè)置新的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所需的資源，并發(fā)出系統(tǒng)切入信號。
10.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于多個子據(jù)處理系統(tǒng)之間在線切換的方法，通過發(fā)出切入/切出信號，通知主機系統(tǒng)保存/恢復(fù)工作現(xiàn)場，使得用戶可以在工作過程中或工作狀態(tài)下直接在多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間進行切換，在效果上，“等同”于在同一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)下同時運行著多個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從而使多個子據(jù)處理系統(tǒng)分時共享原數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟硬件資源；本發(fā)明同時提供了基于本在線切換方法的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以在同一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)界面下提供多個物理的或虛擬的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，每個子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于完成不同的應(yīng)用；不同的子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間相互安全隔離，以滿足不同需求的應(yīng)用對安全的不同要求；各個子系統(tǒng)之間可以像電視“頻道”一樣在線(Online)切換。
文檔編號G06F21/00GK101964029SQ20101021760
公開日2011年2月2日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者鐘巨航 申請人:鐘巨航